南加州大学维特比分校的研究人员帮助四条腿的机器人携带沉重的包裹到未知空间

增加包裹的交付，特别是在大流行时期，会给邮递员和仓库工人带来不必要的压力。但是，如果他们能从一些四条腿的朋友那里得到帮助呢？

在助理教授Quan Nguyen的带领下，南加州大学维特比分校的博士生Mohsen Sombolestan和Yiyu Chen创造了一种新的控制算法，使四足机器人能够适应其环境中的未知因素。与它们的前辈不同，这些机器人使用的是一种自适应控制模型，可以对基线的变化进行补偿，使它们在搬运重物和穿越斜坡或不平坦的地面时能够熟练地移动。

Sombolestan说：“我们不知道机器人将如何与障碍物或力量互动，比如有人推或拉它，或增加一个重量，这就是为什么我们需要修正控制框架，使机器人能够在不同的条件下顺利运行。"

从名义上看，四条腿的机器人--没有任何负载--已经能够在光滑的地形上相对较好地移动，正如来自Nguyen实验室的这个机器人所示。这是因为环境在很大程度上是可预测的，机器人可以被编程为每次都以同样的方式移动。然而，更现实的是，机器人可能会经历不同的力--背上的重量，来自另一个物体的推或拉，车轮下的颠簸路面。这些未知因素可能难以实时考虑，而这正是研究人员努力解决的问题。

Nguyen说：”机器人的基线或名义条件与机器人所面临的现实条件进行比较。治理算法[决定机器人如何运作]然后计算基线和现实生活指标之间的差异，以纠正力或重量上的差异。这使得机器人在背着包裹或走在不平坦的道路上时能够适应。"

Sombolestan说：“这种新颖的控制框架将是与人类合作使用的机器人的理想选择，特别是在需要搬运的情况下，如运送包裹和在仓库的空间之间移动货物。这在繁忙时期可能特别有帮助，比如在黑色星期五之后，甚至在网上购物激增的情况下，如大流行。”

这些机器人还可以用于对人类来说过于危险或难以驾驭的情况，例如，在火灾或自然灾害中，需要运送紧急设备或工具包。

Nguyen说：“即使让机器人背着重物站立也是一个巨大的挑战，也是一个巨大的成就。”

为了真正提高机器人的运动能力，研究人员进行了进一步的研究。他们没有仅仅满足于让机器人背着重物站起来，而是设计了一种算法，让机器人在背负重物的情况下在粗糙、不平甚至倾斜的地形上移动。该机器人根据环境不断调整，就像实际的四条腿的动物一样。

该研究小组开发了基于自适应控制的先进算法，以提供以下优势：对不平坦表面的鲁棒性，在某些约束条件下管理摩擦的能力，以及软化对机器人运动的影响。新的框架在基于计算机的模拟和现场硬件实验中都得到了验证。在这两种情况下，使用了一个26磅的机器人和一个13磅的负载（水瓶，占机器人重量的50%）。用四条腿站立，机器人能够背负其重量的92%-24磅。

当然，还有成长的空间。在未来的研究中，研究人员希望考虑到其他方向的重量，例如，来自后面或前面的力量，像一阵巨大的风或来自人类手的指导。他们还将研究如何让机器人带着沉重的重量在粗糙的地形上跳跃或奔跑。